口腔金属材料对磁共振成像的影响

时间:2022-09-06 01:51:48

口腔金属材料对磁共振成像的影响

【摘要】 磁共振成像(MRI)技术是目前影像科常用的诊断方法,主要用于颅脑和头颈部疾病的诊断。口腔科修复用的金属及合金材料种类繁多,其中一些材料在MRI图像中会产生伪影,造成信号强度减弱或图像变形或无信号区,干扰正常的解剖学结构和病理组织形态,影响临床诊断。本文就常用的口腔金属材料与磁共振成像的关系进行综述,以供临床使用。

【关键词】 金属材料; 磁共振成像; 伪影

doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2014.06.061

磁共振成像对软组织的解剖结构和形态以及有关的病理改变有较强的分辨能力,现已广泛应用于临床,是目前诊断颅脑和头颈部疾病最有效的影像学诊断方法。金属材料在口腔科应用也已非常普遍。很多学者就两者之间的关系已进行了相关的研究,本文作一简单综述。

1 磁共振成像

1.1 磁共振成像基本原理 磁共振扫描仪是目前影像科应用十分广泛的设备。在外加磁场的作用下,人体的生物氢质子群发生某种变化,使这种变化产生相应的电流,再将其放大并转换成数字信号,经过计算机处理获得特定的图像即为磁共振成像[1]。

磁共振成像具有高对比度、高分辨力、任意断层扫描等优点,它可以做横断面、矢状面以及冠状面等多方位的断面扫描,具有很高的组织对比度和很强的分辨力。磁共振图像不仅可以反映解剖学结构和形态的改变,还可以提供有关机体代谢、器官功能等方面的信息[1]。对于口腔科而言,磁共振成像对于肿瘤、创伤、先天畸形以及颞下颌关节疾病等有重要的诊断价值,它可以提供直观详细的软硬组织的图像[2-3]。

1.2 伪影的定义 伪影是指发生的失真影像,产生与实际解剖学结构和形态不相符的异常信号,主要表现为图像变形、重叠、缺失、模糊。根据伪影产生的原因可以将MRI伪影大致分为四组:第一组是固有伪影,为源于磁共振本身的伪影;第二组是运动伪影,其发生是由于患者移动和血流变化;第三组是化学和物理伪影,主要是由于金属材料的磁化率较大所形成;第四组是设备发生错误产生的伪影[4]。

2 口腔科常用的金属材料

口腔科金属材料具有良好的物理、机械与生物性能,目前已普遍应用于牙体牙列缺损的修复,嵌体的制作,颌面外科骨折固定的钛板,种植体,口腔医疗设备等的制作[5]。口腔科常用的金属材料大致有4类:(1)牙体牙髓科材料,其中应用最普遍的是银汞合金,其应用于临床的时间也最久。(2)修复科材料,常用的金属材料包括贵金属材料和非贵金属材料,贵金属材料主要有金钯合金、金合金、银钯合金等;非贵金属材料主要有镍铬合金、钴铬合金、钛合金、纯钛等[6]。(3)颌面外科金属材料,包括种植体、骨折固定的钛板等。(4)正畸科金属材料,如金属托槽﹑镍钛丝等。

3 MRI伪影形成的影响因素

金属伪影的形成主要存在以下几个方面的原因[7]:(1)金属材料固有的磁化率;(2)金属材料的形态、大小、数量及位置;(3)磁共振系统的参数,如磁场强度与梯度等;(4)核磁共振检查时所选择的扫描序列和参数,如频带宽度(bandwidth,BW)、扫描重建方式(imaging reconstruction method)等。金属材料所产生伪影的大小和范围同磁化率的关系最为密切[8-9]。金属材料磁化率越大,其对应的伪影就越大[10]。

金属伪影在磁共振图像中主要以3种形式出现:物体边界上的图像畸变较为显著;物体周围信号流空明显;临近的物体会产生清晰的高信号区域[11]。

3.1 金属材料的磁化率 金属材料按照磁化率大小一般可分为3类:第1类为顺磁性金属材料,磁场与磁化方向相同,如铝、铬等。第2类为抗磁性金属材料,磁场与磁化方向相反,如铜、铅等。第3类为铁磁性金属材料,其磁性很强,包括镍、钴和铁的合金。镍铬合金在磁共振扫描时会产生很严重的金属伪影[12]。镍铬合金伪影的范围可波及到上颌窦底部、对应的牙槽骨、舌体、舌下腺等部位,影响相关部位疾病的诊断。有相关文献指出,金、钛、银汞合金在磁共振扫描时不产生伪影[13-15]。也有一些研究指出纯钛对磁共振成像的影响很小[16-17]。同时也有研究显示,钛合金和纯钛在磁共振扫描时会产生中度甚至严重的伪影[18]。Patal等[19]、Okano等[20]和Harris等[21]的研究显示,金属托槽在磁共振成像中会产生伪影,条件允许时需换用不产生伪影的全瓷托槽。金属材料磁化率越大,对磁场的影响就越大,相应产生的伪影就越大[22]。

3.2 MRI的扫描序列和固定参数 有关学者[23-25]对磁共振检查所选择的序列不同所产生的伪影进行了比较,得出同种金属材料中自旋回波序列(spin echo,SE)扫描时所产生的伪影最小,该序列比较适合口腔内有金属材料的需做磁共振检查的患者。应用梯度回波序列扫描时产生的伪影最为严重,主要表现为蘑菇状[26]。磁场强度和梯度越大,金属材料对磁共振成像的影响相应也就越大[27]。除此之外,产生的图像伪影大小还与图像权重有关[28]。

3.3 修复体的体积、形态和数量 相关研究显示,对于口腔修复科患者来说,伪影大小与金属修复体的大小,数目以及形态密切相关[29-30]。修复体体积增大,磁场不均匀的面积也相应增加,导致修复体与组织之间的磁敏感性增大,相应产生的伪影就大一些。修复体数量增加,伪影面积也随之加大,数量增加与伪影增大呈正比例关系,具体比值尚不太清楚。修复体形态改变也会使产生的伪影形态发生变化。

关于金属材料与伪影的关系,各文献给出的结论有所差别,可能与各实验中所选择的不同序列和参数,不同公司的修复体材料纯度及成分的差异以及不同的投照角度有关。

4 预防和减小伪影的途径

临床上应该如何选择,要具体情况具体分析,尽量避免形成较大的伪影,影响医生诊断和临床诊治。有学者建议,在进行核磁共振检查前对口腔内金属材料处理方法如下:对可摘除的口腔内金属材料,无论是否影响核磁共振的检查,应在之前一律摘除。对不可摘除的不产生伪影的金属材料可不予拆除,如银汞合金充填物、贵金属修复体等。对不可摘除的可产生伪影的金属材料,需要口腔医生拆除有关部位的金属材料,不易拆除的有时可能需要拔除相关部位的牙齿,在临床上选择治疗方案时要根据具体情况进行详细全面的分析。口腔医生在对患者进行临床修复前,应提醒患者非贵金属材料会产生金属伪影,影响相关部位的核磁共振检查,建议尽量选择贵金属材料。但由于贵金属材料费用较高,患者的经济水平参差不齐,还是会有不少人选择非贵金属修复材料。

掌握磁共振中不同扫描序列的差异可有利于减少伪影的形成。不同的检查部位应选择相应较合适的扫描序列,如进行头颈部检查时应选择FSE序列,尽量避免选用GRE序列。有时也可通过改变频率编码方向尽量避开伪影的感兴趣区域,适当倾斜扫描层面增大角度,避开金属材料从而使形成的伪影降低。

现在核磁共振检查时,如有必要可应用一种美国GE 公司研发的能有效去除金属伪影的技术-螺旋桨成像(periodically rotated overlapping parall EL lines enhanced reconstruction,PROPELLER)技术[31-32]。经过PROPELLER技术处理后,仍然可以获得足够的数据来重建1幅完整的图像,有利于临床医生的诊断和治疗。

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(收稿日期:2013-12-24) (本文编辑:欧丽)

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